重要なポイント
ブロックチェーントリレマは、ブロックチェーンネットワークにおけるセキュリティ、分散化、スケーラビリティのバランスを取ることの課題を説明しています。
1つの特性を改善することは、しばしば他の1つまたは両方の特性の犠牲を伴います。
異なるブロックチェーンは、トリレマに対処するために、代替コンセンサスメカニズム、レイヤー2ソリューション、シャーディングなどのさまざまな技術的アプローチを採用しています。
どのブロックチェーンもトリレマを完全に「解決」したわけではありませんが、業界はよりバランスの取れた設計に向けて革新を続けています。
導入
ブロックチェーンは1秒あたりのトランザクション数が限られているため、この技術がグローバルに採用されるためには、もっと多くのデータをより速い速度で処理できる必要があると多くの人が主張しています。これにより、より多くの人々がネットワークを使用できるようになり、遅くなったり高くなったりすることはありません。
しかし、多くの分散型ネットワークの基本的な設計は、スケーラビリティを高めることが分散化やセキュリティを弱体化させる傾向があることを意味します。これがブロックチェーントリレマとして知られるものです。開発者は、新しいコンセンサスメカニズム、シャーディング、およびレイヤー2ネットワークなど、さまざまな解決策を探求しています。
ブロックチェーントリレマ
要するに、ブロックチェーンは分散型のデジタルデータベースです。データのブロックは時系列で整理され、ブロックはリンクされ、暗号的証明によって保護されます。この技術がさまざまな産業で実装されることにより、私たちの働き方や生活はすでに変わりつつあります。
分散型で安全なブロックチェーンは、私たちがネットワークや市場が機能するために第三者に依存する必要がない世界を可能にするという考えです。しかし、専門家は一般的に、この技術がより広く採用されるためには、ブロックチェーントリレマに対処する必要があると認めています。
イーサリアムの共同創設者であるビタリック・ブテリンによって広められたブロックチェーントリレマは、ブロックチェーンが同時にすべての3つの特性を最適なレベルで達成することが難しいという考えを指します。これらの特性の1つを強化することは、しばしば他の1つまたは両方の特性を妥協させることを意味します。
分散化
ブロックチェーンネットワークは設計上分散化されており、特定の個人、企業、または組織がそれを制御することはありません。ネットワークは、参加したい人なら誰でもオープンであり、制御はすべての参加者に分散しています。すべての人が同じ元帳にアクセスでき、参加者が自分に有利になるように記録を変更しようとすると、ネットワークの他のメンバーが不正データを検証して拒否することができます。
ビットコインと従来の銀行システムの違いを考えてみてください。銀行は取引を行う人々の間で信頼を強制し、すべての記録が正しく維持されることを保証します。しかし、ビットコインブロックチェーンは、そのデータをネットワーク内のすべての人と共有し、データベースに追加される前にそれを確認し、確認できるようにします。その結果、第三者に依存することなく存在できるシステムが生まれます。
分散化は、Web3として知られるものの可能性を提供します。Web2は、サイトやアプリが企業によって制御される今日のインターネットの大部分を形成していますが、Web3はユーザーにデータとアイデンティティの制御を提供します。
しかし、分散化にはトレードオフがあります。複数のユーザーが各トランザクションに関して合意に達する必要があるため、処理速度は中央集権型システムよりも遅くなることがよくあります。これは、スケーラビリティ（秒あたりのトランザクションを処理する能力）が分散型ネットワークの重要な課題となります。
ブロックチェーンセキュリティ
セキュリティは、ブロックチェーンにとって不可欠です。なぜなら、セキュリティがなければ、攻撃者がネットワークを危険にさらし、トランザクション履歴を変更する可能性があるからです。システムが中央集権型であろうと分散型であろうと、セキュリティは保証されていません。中央集権型システムは、より厳しい制御と迅速な意思決定の恩恵を受けることができますが、同時に単一の障害点を持ち、そのセキュリティチームの質に大きく依存します。
分散型システムでは、中央権限に依存せずにセキュリティを確保する必要があります。例えば、ビットコインは、暗号化とプルーフ・オブ・ワーク（PoW）というコンセンサスメカニズムの組み合わせを使用します。データの各ブロックは、ユニークなデジタル署名（ハッシュ）を介して前のブロックにリンクされており、改ざんが即座に検出可能です。
PoWは、ネットワークの参加者であるマイナーが、トランザクションを検証する前に広範囲なハッシング計算を通じて複雑な数学的パズルを解くことを要求することで、保護のもう1つのレイヤーを追加します。これにより、攻撃は高コストで実行が難しくなります。ビットコインマイニングはリソースを多く消費する設計であるため、他のアプローチよりも遅くなっています。
また、ネットワーク内の参加者（ノード）が多ければ多いほど、システムはより安全になります。ネットワークが大きくなるほど、一人の悪意のある行為者がシステムを支配することが難しくなります。
理論的には、ある個人またはグループがネットワークの力の半分以上を制御することに成功すれば、51%攻撃として知られる行為を行うことができ、ダブルスペンディングなどの脆弱性を引き起こす可能性があります。
ブロックチェーンのスケーラビリティ
スケーラビリティは、ブロックチェーンが秒あたりのトランザクション数（TPS）を増加させる能力を指します。ブロックチェーン技術が主流の採用をサポートし、潜在的に数十億のユーザーを支えるためには、トランザクションを迅速かつ安価に、信頼性高く処理する必要があります。実際には、スケーラビリティはしばしば分散化やセキュリティよりも優先され、これらはブロックチェーン設計の2つの基本原則です。
例えば、Visaのような中央集権型の決済システムは、閉じられた許可された環境で運営されるため、秒あたり数千のトランザクションを処理できると報告されています。彼らは数千の独立したノードからのグローバルコンセンサスを必要とせず、そのためトランザクションをほぼ瞬時に処理することができます。
対照的に、パブリックブロックチェーンは、すべてのトランザクションを複数の独立したバリデーターを通じて処理しなければなりません。この分散検証はパフォーマンスを遅くします：ビットコインの基本レイヤーは平均約5 TPSですが、イーサリアムは約18 TPSを処理します。
Proof of Stake（PoS）コンセンサスがいくつかのネットワークでPoWに取って代わったとしても、グローバル合意の必要性は依然として制約を課しています。効果的なスケーラビリティソリューションがない場合、使用の急増はネットワークの混雑、トランザクション時間の遅延、および手数料の増加を引き起こす可能性があります。
ブロックチェーンのトリレマに対処する
ブロックチェーントリレマへの最も明白で基本的な解決策は、より大きなスケールと速度の見返りにネットワークバリデーター（ノード）の数を減らすことです。しかし、そうすると分散化が弱まり、制御が少数の参加者に渡ることになります。参加者が少なくなると攻撃の可能性が高くなるため、セキュリティが弱まる可能性もあります。
ここにトリレマがあります：分散化とセキュリティは深く関連しており、ブロックチェーンの構築方法は、1つまたは両方を弱体化させることなくスケーラビリティを改善することを難しくします。大きな疑問は、信頼性を損なうことなくブロックチェーンをどのように速くするかということです。
進行中の開発
トリレマに対する1つの金色の解決策はありません。しかし、開発者や研究者はさまざまなアプローチを探求しており、その多くは有望な結果を示しています。最も注目すべき開発には次のものが含まれます：
1. シャーディング
シャーディングは、ブロックチェーンを小さなパーティション、またはシャードに分割し、それぞれが独自の元帳とトランザクションを独立して処理する能力を持っています。メインチェーンはシャード間の相互作用を調整し、単一のチェーンへの負荷を減らし、スケーラビリティを改善します。
例えば、NEARプロトコルはNightshade 2.0と呼ばれるシャーディングモデルを使用し、ネットワークを複数の並行シャードに分割することで動的にスケールします。2025年8月の時点で、ネットワークは8つのアクティブシャードを運営しており、約600ミリ秒でトランザクションの確定を達成できます。
2. 異なるコンセンサスメカニズム
トリレマがビットコインネットワークに存在する理由の1つは、PoWがセキュリティを確保するために機能する方法にあります。コンセンサスを確保するための別の方法を見つけることは、トリレマを解決するための1つのアプローチです。
PoSブロックチェーンでは、トランザクションを検証する参加者はトークンをステーク（ロック）する必要があります。高度に特化したマイニングマシンは必要ありません。ネットワークにバリデーターを追加するのは簡単で、アクセス可能です。PoSはスケーラビリティを考慮したコンセンサスメカニズムへの多くの異なるアプローチの1つに過ぎません。
もう1つのアプローチは、権限の証明（PoA）です。これは、ステークされたコインではなくバリデーターのIDを使用してネットワークを保護します。PoAシステムでは、限られた数の信頼された参加者がトランザクションを確認し、ブロックを作成するために事前承認されます。これにより、スケーラビリティは高まりますが、分散化は減少します。
いくつかのブロックチェーンネットワークは、トレードオフのバランスを取るためにハイブリッドモデルを使用しています。例えば、BNBスマートチェーンはステークされた権限の証明（PoSA）を使用しており、バリデーターがブロック生成に参加するためにBNBをステークし、3秒程度のブロック時間を達成しています。Confluxネットワークは、PoWのセキュリティ特性を維持しながらスループットを改善するために、DAG構造を用いたPoWの要素を組み合わせています。
3. レイヤー2ソリューション
トリレマに対処するためのもう1つのアプローチは、既存のブロックチェーンの上に構築することです。レイヤー2ソリューションは、メインチェーンの外でトランザクションを処理し、その結果を再びメインチェーンに戻します。これにより混雑が減り、手数料が低下し、基本レイヤーのセキュリティが維持されます。
ロールアップは、複数のトランザクションをオフチェーンでバンドルし、メインチェーンに圧縮された証明を提出して検証します。Arbitrumのような楽観的ロールアップは、トランザクションが異議を唱えられない限り有効と見なされます。一方、Scrollのようなゼロ知識（ZK）ロールアップは、すべての詳細を明らかにすることなく有効性を確認するために暗号証明を使用します。イーサリアムは、スピードを改善しコストを削減するために、分散型金融（DeFi）、ゲーム、およびNFT活動の多くがレイヤー2で行われることで、ロールアップ中心に進化しています。
ステートチャネルは、参加者がオフチェーンでトランザクションを行うことを可能にし、オープニングとクロージングの状態だけがブロックチェーンに記録されます。ビットコインのライトニングネットワークは、ほとんどの活動をオフチェーンで保持しつつ、最終的な決済のためにビットコインの基本レイヤーを利用することで、高速で低コストのトランザクションを可能にするステートチャネルを使用した良く知られた例です。
結論
ブロックチェーントリレマは、技術がその完全な潜在能力を達成する上で重要な課題のままです。しかし、イーサリアムのロールアップ中心のロードマップや高性能のモジュラー型ブロックチェーンの台頭など、継続的な努力は有望な道を示しています。これらの革新は、セキュリティや分散化を損なうことなくスケーラビリティを向上させることを目指しており、ブロックチェーンがグローバルスケールのアプリケーションをサポートできる未来に業界を近づけています。
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